KR102532544B1 - 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치 및 그 방법에 관한 것으로, 피검사체에 특정 파장대의 레이저 광을 일정한 각도로 일정한 포인트 지점에 국부적이고 집중적으로 조사하는 라인 레이저모듈과, 라인 레이저모듈의 레이저 광에 의해 일정한 각도로 집중적으로 조사되는 해당 피검사체의 각 부위를 연속적으로 촬영하고, 해당 피검사체의 표면에서 반사되는 빛의 높이에 따라 해당 피검사체의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 조합하여 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 획득하는 3D 카메라모듈과, 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 디스플레이 화면에 표시하는 표시모듈과, 표시모듈의 디스플레이 화면에 표시된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지에서 검사하고자 하는 검사영역의 폭과 높이를 지정하는 검사영역 설정모듈과, 표시모듈의 디스플레이 화면에 표시된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지에서 검사에 참조하려는 해당 검사영역에 대한 주변영역의 폭과 높이를 지정하는 주변영역 설정모듈과, 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지가 디스플레이 화면에 표시되도록 표시모듈의 동작을 제어하고, 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교하여, 그 비교 결과의 밝기 차이 값이 기 설정된 기준 밝기 차이범위 내에 속하지 않는 영역을 불량으로 판정하는 제어모듈을 포함함으로써, 투명 또는 반투명의 특성을 갖는 피검사체인 수지층(예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등)의 외형 이미지를 더욱 뚜렷하고 선명하게 획득할 수 있을 뿐만 아니라 피검사체의 외형 검사 및 불량여부를 효과적으로 판정할 수 있다.
Description
본 발명은 라인 레이저(Line Laser)와 3차원(Three-Dimensional, 3D) 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, TV, PC, 휴대폰 등 전자기기의 액정디스플레이(TFT-LCD) 패널이나 기판 제조 시, 패널 또는 소자를 고정하고 기밀성을 유지시키기 위하여 예컨대, 실리콘, 에폭시 등 수지층(또는 실란트) 등을 도포한다.
또한, 하부의 기판과 접하는 패널의 가장자리 둘레에 상기 수지층은 일정한 두께 및 폭으로 정밀하게 도포되지 않으면, 패널의 고정력이 약화될 뿐만 아니라 기밀성이 떨어져 향후 사용 중 고장의 원인이 될 수 있음으로 제조과정에서 불량여부를 반드시 확인(검사)하는 것이 요구된다.
그러나, 상기 수지층의 품질과 불량여부를 검사하는 공정은 상당한 인력과 시간 및 이에 따른 막대한 비용 소비가 불가피함으로 각 업체에서는 공정 및 원가를 줄이기 위한 상당한 노력들이 이루어지고 있다.
즉, 작업자가 직접 육안으로 불량여부를 확인하는 것은 많은 인력과 작업시간이 소요되는 것은 물론 검사 정밀도도 어느 한계가 있고 결국 전자기기의 품질 및 상품성에도 악영향이 미치기 때문에 비효율적이다.
이를 극복하기 위하여 최근에는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라와 그 영상을 분석하는 컴퓨터(PC)를 활용하여 불량여부를 판정하는 영상 시스템 체계를 운영하면서 수지층 검사공정에 투입되는 시간과 인력 등을 크게 절감하고 검사 정밀도도 현격히 높임으로써 전자기기의 품질 안정화에 어느 정도 도움이 되고 있다.
그러나, 상기 수지층은 투명도로 인해 CCD 카메라의 영상만으로 외형을 정확하게 검출하고 분석하여 판정하는 것은 사실상 쉽지 않기 때문에 검사공정을 여러 번 반복하거나 어느 정도의 불량률은 부득이 감수한 채 진행하는 경우가 대부분이다.
한편, 선행기술인 국내 등록특허 제10-1528349호(액상 수지 도포 검사 방법)에서는, 반도체 칩이 부착된 기판에 액상 수지를 도포하고 그 도포 상태를 검사하는 방법에 관한 것으로서, 기판 위에 액상 수지가 도포된 상태를 더욱 효과적으로 검사할 수 있다고 기재하고 있다.
그러나, 이 또한 카메라에 의해 촬영된 영상 또는 이미지만을 이용하여 검사하는 방식이기 때문에 투명한 재질의 수지층에 대한 정밀한 외형 분석과 불량여부에 대한 판정의 신뢰성에 어느 한계를 가질 수밖에 없는 것이 현실이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용하여 전자기기의 기판, 패널, 모듈 등 제작 중 부품의 안전한 고정 또는 기밀유지를 위해 도포되는 투명 또는 반투명의 특성을 갖는 피검사체인 수지층(예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등)의 외형 이미지를 더욱 뚜렷하고 선명하게 획득할 수 있을 뿐만 아니라 피검사체의 외형 검사 및 불량여부를 효과적으로 판정할 수 있도록 한 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 피검사체에 특정 파장대의 레이저 광을 일정한 각도로 일정한 포인트 지점에 국부적이고 집중적으로 조사하는 라인 레이저모듈; 상기 라인 레이저모듈의 레이저 광에 의해 일정한 각도로 집중적으로 조사되는 해당 피검사체의 각 부위를 연속적으로 촬영하고, 해당 피검사체의 표면에서 반사되는 빛의 높이에 따라 해당 피검사체의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 조합하여 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 획득하는 3D 카메라모듈; 상기 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 디스플레이 화면에 표시하는 표시모듈; 상기 표시모듈의 디스플레이 화면에 표시된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지에서 검사하고자 하는 검사영역의 폭과 높이를 지정하는 검사영역 설정모듈; 상기 표시모듈의 디스플레이 화면에 표시된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지에서 검사에 참조하려는 해당 검사영역에 대한 주변영역의 폭과 높이를 지정하는 주변영역 설정모듈; 및 상기 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지가 디스플레이 화면에 표시되도록 상기 표시모듈의 동작을 제어하고, 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교하여, 그 비교 결과의 밝기 차이 값이 기 설정된 기준 밝기 차이범위 내에 속하지 않는 영역을 불량으로 판정하는 제어모듈을 포함하는 라인 레이저와 3D 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 피검사체는, 투명 또는 반투명의 특성을 가진 실리콘 수지층 또는 에폭시 수지층으로 이루어짐이 바람직하다.
바람직하게, 상기 라인 레이저모듈에서 조사되는 레이저 광의 파장은 400nm 내지 500nm로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 라인 레이저모듈과 상기 3D 카메라모듈 사이의 각도는 30도 내지 40도로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 3D 카메라모듈은, 해당 피검사체의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 색상 및 밝기에 따라 색 보정 작업을 수행하여 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 획득할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어모듈은, 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 폭과 높이 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 폭과 높이 값의 차이를 비교하여, 그 비교 결과의 폭과 높이 차이 값에 따라 해당 피검사체의 미 도포, 과 도포, 끊김, 부분 파임, 또는 부분 도출 중 적어도 하나의 도포 상태를 검사 및 판정할 수 있다.
바람직하게, 상기 피검사체를 안착하여 일방향으로 이송시키는 피검사체 이송모듈이 더 포함될 수 있다.
바람직하게, 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 저장하는 저장모듈이 더 포함될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어모듈은, 상기 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 상기 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 제공받아 이를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 데이터베이스(DB)화하여 상기 저장모듈에 저장되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 전송하는 통신모듈이 더 포함될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어모듈은, 상기 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 상기 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 상기 통신모듈의 동작을 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 피검사체 외형 검사관련 어플리케이션을 통해 상기 통신모듈로부터 전송된 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 상기 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 제공받아 이를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지를 디스플레이 화면에 표시되도록 서비스를 제공할 수 있다.
바람직하게, 일단에 상기 라인 레이저모듈 및 상기 3D 카메라모듈이 각각 고정되고, 상기 제어모듈의 제어에 따라 X축, Y축 및 Z축 방향으로 자유롭게 상기 라인 레이저모듈 및 상기 3D 카메라모듈을 이송하는 3D 이송모듈이 더 포함될 수 있다.
바람직하게, 상기 3D 이송모듈과 상기 라인 레이저모듈 및 상기 3D 카메라모듈 사이에 각각 설치되고, 상기 제어모듈의 제어에 따라 해당 피검사체로 향하는 라인 레이저 및 3D 카메라의 각도를 정말하게 조절하는 각도 조절모듈이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 제2 측면은, 라인 레이저모듈, 3D 카메라모듈, 및 제어모듈을 포함하는 장치를 이용하여 피검사체의 외형을 검사하는 방법으로서, (a) 상기 라인 레이저모듈을 통해 해당 피검사체에 특정 파장대의 레이저 광을 일정한 각도로 일정한 포인트 지점에 국부적이고 집중적으로 조사하는 단계; (b) 상기 3D 카메라모듈을 통해 상기 단계(a)에서 상기 라인 레이저모듈의 레이저 광에 의해 일정한 각도로 집중적으로 조사되는 해당 피검사체의 각 부위를 연속적으로 촬영하고, 해당 피검사체의 표면에서 반사되는 빛의 높이에 따라 해당 피검사체의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 조합하여 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 획득하는 단계; (c) 상기 제어모듈을 통해 상기 단계(b)에서 획득된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 표시모듈의 디스플레이 화면에 표시하는 단계; (d) 검사영역 설정모듈을 통해 상기 단계(c)에서 표시된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지 중 검사하고자 하는 검사영역의 폭과 높이를 지정하는 단계; (e) 주변영역 설정모듈을 통해 상기 단계(c)에서 표시된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지 중 검사에 참조하려는 해당 검사영역에 대한 주변영역의 폭과 높이를 지정하는 단계; 및 (f) 상기 제어모듈을 통해 상기 단계(d)에서 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 단계(e)에서 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 후, 그 비교 결과의 밝기 차이 값이 기 설정된 기준 밝기 차이범위 내에 속하지 않는 영역을 불량으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사방법을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 피검사체는, 투명 또는 반투명의 특성을 가진 실리콘 수지층 또는 에폭시 수지층으로 이루어짐이 바람직하다.
바람직하게, 상기 단계(a)에서, 상기 라인 레이저모듈에서 조사되는 레이저 광의 파장은 400nm 내지 500nm로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 단계(b)에서, 상기 3D 카메라모듈을 통해 해당 피검사체의 표면에서 반사되는 빛을 촬영하기 위하여, 상기 라인 레이저모듈에서 조사되는 레이저 광과 상기 3D 카메라모듈의 촬영 각도가 30도 내지 40도로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 단계(b)에서, 상기 3D 카메라모듈을 통해 해당 피검사체의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 색상 및 밝기에 따라 색 보정 작업을 수행하여 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 획득할 수 있다.
바람직하게, 상기 단계(f) 이후에, 상기 제어모듈을 통해 상기 단계(d)에서 지정된 검사영역의 폭과 높이 값과 상기 단계(e)에서 지정된 주변영역의 폭과 높이 값의 차이를 비교한 후, 그 비교 결과의 폭과 높이 차이 값에 따라 해당 피검사체의 미 도포, 과 도포, 끊김, 부분 파임, 또는 부분 도출 중 적어도 하나의 도포 상태를 검사 및 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 단계(f) 이후에, 상기 제어모듈을 통해 상기 단계(b)에서 획득된 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 단계(d)에서 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 단계(e)에서 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 상기 단계(f)에서 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 데이터베이스(DB)화하여 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 단계(f) 이후에, 상기 제어모듈을 통해 상기 단계(b)에서 획득된 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 단계(d)에서 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 단계(e)에서 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 상기 단계(f)에서 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 피검사체 외형 검사관련 어플리케이션을 통해 상기 단계(b)에서 획득된 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 단계(d)에서 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 단계(e)에서 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 상기 단계(f)에서 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지를 디스플레이 화면에 표시되도록 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명의 제3 측면은, 상술한 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사방법을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사방법은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록매체에 컴퓨터로 판독할 수 있는 코드로 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피 디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성 메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치 및 그 방법에 따르면, 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용하여 전자기기의 기판, 패널, 모듈 등 제작 중 부품의 안전한 고정 또는 기밀유지를 위해 도포되는 투명 또는 반투명의 특성을 갖는 피검사체인 수지층(예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등)의 외형 이미지를 더욱 뚜렷하고 선명하게 획득할 수 있을 뿐만 아니라 피검사체의 외형 검사 및 불량여부를 효과적으로 판정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용하여 피검사체의 3차원 외형 이미지 획득에 대한 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사 및 불량여부 판정시 검사영역 및 주변영역 지정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사방법을 설명하기 위한 전체적인 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용하여 피검사체의 3차원 외형 이미지 획득에 대한 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사 및 불량여부 판정시 검사영역 및 주변영역 지정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사방법을 설명하기 위한 전체적인 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용하여 피검사체의 3차원 외형 이미지 획득에 대한 개념을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사 및 불량여부 판정시 검사영역 및 주변영역 지정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치는, 크게 라인 레이저모듈(100), 3D 카메라모듈(150), 표시모듈(200), 검사영역 설정모듈(250), 주변영역 설정모듈(300), 제어모듈(350), 및 전원공급모듈(400) 등을 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치는 피검사체 이송모듈(450), 저장모듈(500), 통신모듈(550), 3D 이송모듈(600), 각도 조절모듈(650), 외부의 단말(700) 등을 더 포함할 수도 있다. 한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
라인 레이저모듈(100)은 피검사체(1)에 특정 파장대의 레이저 광을 일정한 각도로 일정한 포인트 지점에 국부적이고 집중적으로 조사하는 기능을 수행한다.
즉, 라인 레이저모듈(100)은 해당 피검사체(1)에 별도의 광 발산 및 빛의 산란작용을 발현하는 모듈로서, 해당 피검사체(1)에 특정 파장대의 레이저 광을 일정한 각도로 입사함으로써, 국부적이고 집중되는 광의 굴절률과 산란현상으로 인하여 투명한 특성에도 불구하고 주변영역과 구분이 더욱 뚜렷한 외형 이미지를 얻을 수 있다.
특히, 라인 레이저모듈(100)에서 조사되는 레이저 광은 일정한 포인트 지점에 국부적이고 집중적인 광을 입사할 수 있고 일반적인 조명에 비하여 빛의 산란율이 최소화되기 때문에 레진의 투명도와 빛의 굴절률에 수반하여 수지층의 외형 이미지의 명확한 검출이 가능토록 하는데 핵심적인 요소다.
이때, 라인 레이저모듈(100)로부터 출력되는 레이저 광의 파장은 해당 피검사체(1)에 조사 시 산란현상이 최소화되는 단파장인 약 400nm 내지 500nm(더욱 바람직하게, 약 450nm 정도)로 설정함이 바람직하며, 해당 피검사체(1)와 라인 레이저모듈(100) 사이의 각도는 각도 조절모듈(650)을 통해 약 1도에서 직각인 90도까지 맞추어 사용될 수 있다.
한편, 피검사체(1)는 투명 및/또는 반투명의 특성을 가진 실리콘 수지층 및/또는 에폭시 수지층 등으로 이루어짐이 바람직하다.
3D 카메라모듈(150)은 라인 레이저모듈(100)의 레이저 광에 의해 일정한 각도로 집중적으로 조사되는 해당 피검사체(1)의 각 부위를 연속적으로 촬영하고, 해당 피검사체(1)의 표면에서 반사되는 빛의 높이에 따라 해당 피검사체(1)의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 조합하여 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지를 획득하는 기능을 수행한다.
또한, 3D 카메라모듈(150)은 해당 피검사체(1)의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 색상 및 밝기에 따라 색 보정 작업을 수행하여 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지를 획득하는 기능을 수행할 수 있다.
즉, 3D 카메라모듈(150)은 레이저 광의 조사로 인한 빛 산란을 수반하는 해당 피검사체(1)의 단면에 대한 프로파일(Profile)을 취득할 수 있고, 그 프로파일은 픽셀(Pixel) 단위로 높이 정보를 가지고 있으므로 이 프로파일 정보를 연속적으로 모아 분석함으로써 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 라인 레이저모듈(100)의 레이저 광을 해당 피검사체(1)에 조사할 때 표면에 반사되는 빛은 높이에 따라 3D 카메라모듈(150)의 다른 위치에서 보여 지고, 3D 카메라모듈(150)과 라인 레이저모듈(100) 사이의 거리 및 각도는 고정되어 있기 때문에 3D 카메라모듈(150)의 화각 내에서 수신광선이 3D 카메라모듈(150)의 상대적인 위치에 따라 높이를 구할 수 있다.
이러한 3D 카메라모듈(150)은 도면에 도시되진 않았지만, 3D 카메라모듈(150)에는 통상적으로 이미지 센서(Image Sensor)와, 이미지 신호처리기(Image Signal Processor, ISP)와, 백 엔드 칩(Back_End Chip) 등을 포함한다.
상기 이미지 센서는 렌즈로부터 입사된 빛에 의해 형성되는 촬상 신호를 가공되지 않은 Bayer RGB 포맷 데이터로 출력한다. 상기 이미지 신호처리기(ISP)는 상기 Bayer RGB 포맷 데이터를 RGB 포맷 데이터로 변환하고, 이를 디스플레이 화면 출력에서 요구되는 YUV 포맷 데이터로 변환하여 출력한다.
상기 백 엔드 칩은 상기 이미지 신호처리기(ISP)로부터 출력된 YUV 포맷 데이터를 처리하여 디스플레이 화면을 통해 촬영된 이미지를 출력하는 것을 포함하는 카메라 모듈 제어를 담당하는 것으로, 이러한 백 엔드 칩으로는 모바일 스위칭 모뎀(Mobile Switching Modem, MSM) 또는 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor, DSP)가 이용될 수 있다.
즉, 3D 카메라모듈(150)을 이용하여 촬영을 하면, 렌즈로부터 입사된 빛에 의해 형성되는 촬상 신호에 따라 상기 이미지 센서가 가공되지 않은 Bayer RGB 포맷 데이터를 IIC(Inter Integrated Circuit) 방식의 통신을 이용하여 출력하고, 이를 수신한 이미지 신호처리기(ISP)는 이를 실제의 RGB 포맷 데이터로 변환하고, 이 RGB 포맷 데이터를 디스플레이 화면 출력에서 요구되는 즉, 이미지 처리를 위한 백 엔드 칩에서 요구되는 YUV 포맷 데이터로 변환하여 IIC(Inter Integrated Circuit) 방식의 통신을 이용하여 출력한다. 그러면, 상기 백 엔드 칩은 수신된 YUV 포맷 데이터를 처리하여 디스플레이 화면을 통해 촬영된 이미지를 출력한다.
한편, 전술한 3D 카메라모듈(150)은 2차원 영상을 검출하는 고체촬상소자(Charge Coupled Device, CCD) 카메라 또는 연속적인 동영상을 촬영할 수 있는 통상의 비디오카메라(Video Camera)를 이용하여 구현됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 PC 카메라의 일종으로 현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 USB(Universal Serial Bus) 카메라, 어두운 곳에서도 촬영이 가능한 적외선(IR) 카메라 등으로 구현될 수도 있으며, 추후에 개발될 연속적인 동영상을 촬영할 수 있는 다른 형태의 카메라로도 구현 가능하다.
이때, 상기 고체촬상소자(CCD) 카메라는 광학부와 고체촬상소자(CCD)와 이를 구동하는 구동부로 구성되며, 상기 광학부를 통해 상기 고체촬상소자(CCD)에 입력된 비트맵 데이터를 획득한다. 상기 비트맵 데이터는 정지 영상의 이미지 데이터와 동영상 데이터를 모두 포함할 수 있다.
그리고, 상기 USB 카메라는 기본적으로 카메라와, 인터페이스부와, USB 호스트 등으로 구성되어 있으며, 상기 카메라와 인터페이스부의 사이에는 복수개의 앤드포인트(Endpoint)들이 구성되며, 그들 중 하나는 스냅 샷 전용 앤드포인트로 사용되고 다른 하나는 화상 전용 앤드포인트로 사용된다.
상기 카메라는 입력 화상을 디지탈 데이터로 처리하여 상기 인터페이스부로 출력되고, 상기 인터페이스부는 앤드포인트를 통해 입력되는 디지탈 데이터를 USB 표준 사양에 맞게 변환시켜 상기 USB 호스트로 전송하며, 상기 USB 호스트는 전달된 디지탈 데이터를 자신의 모니터에 디스플레이 하거나 화상 통신을 위해 상대방 USB 호스트로 전송하는 기능을 한다.
다른 한편, 라인 레이저모듈(100)과 3D 카메라모듈(150) 사이의 각도는 약 30도 내지 40도(더욱 바람직하게, 약 27.3도 정도)로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 약 20도 내지 80도의 범위 내에서 적절하게 설정할 수도 있다.
표시모듈(200)은 3D 카메라모듈(150)로부터 획득된 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지를 디스플레이 화면에 표시하는 기능을 수행한다.
이러한 표시모듈(200)은 예컨대, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 발광다이오드 디스플레이(Light Emitting Diode, LED), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 플라즈마 디스플레이 패널 (Plasma Display Panel, PDP), 표면 얼터네이트 라이팅(ALiS), 디지털 광원 처리(DLP), 실리콘 액정(LCoS), 표면 전도형 전자방출소자 디스플레이(SED), 전계방출 디스플레이(FED), 레이저 TV(양자 점 레이저, 액정 레이저), 광유전성 액체 디스플레이(FLD), 간섭계 변조기 디스플레이(iMoD), 두꺼운 필름 유전체 전기(TDEL), 양자점 디스플레이(QD-LED), 텔레스코픽 픽셀 디스플레이(TPD), 유기발광 트랜지스터(OLET), 레이저 형광 디스플레이(LPD), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 외부의 영상, 문자 또는 문서 데이터 중 적어도 하나의 데이터를 표시하거나 해당 피검사체(1)의 외형 이미지 정보를 디스플레이(Display)할 수 있는 것이라면, 어떠한 것이라도 포함할 수 있다.
검사영역 설정모듈(250)은 표시모듈(200)의 디스플레이 화면에 표시된 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지에서 검사하고자 하는 검사영역의 폭과 높이를 지정하는 기능을 수행한다.
주변영역 설정모듈(300)은 표시모듈(200)의 디스플레이 화면에 표시된 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지에서 검사에 참조하려는 해당 검사영역에 대한 주변영역의 폭과 높이를 지정하는 기능을 수행한다.
이러한 검사영역 설정모듈(250) 및 주변영역 설정모듈(300)은 예컨대, 사용자의 조작에 의해 표시모듈(200)에 표시된 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지 중에서 해당 검사영역의 폭과 높이, 및/또는 해당 주변영역의 폭과 높이를 지정하기 위한 사용자 입력신호를 출력하는 사용자 입력부(미도시)를 포함함이 바람직하다.
이때, 상기 사용자 입력부는 통상적으로 마우스 및/또는 키보드 등으로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 경우에 따라서는 리모콘, 사용자의 터치에 의하여 입력되는 터치 패널(정압/정전) 형식이거나 별도의 입력장치(예컨대, 키패드 돔 스위치, 조그 휠, 조그 스위치 등) 등으로 이루어질 수도 있다.
제어모듈(350)은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치의 전체적인 제어를 담당하는 모듈로서, 특히 3D 카메라모듈(150)로부터 획득된 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지가 디스플레이 화면에 표시되도록 표시모듈(200)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
또한, 제어모듈(350)은 검사영역 설정모듈(250)로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 주변영역 설정모듈(300)로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교하여, 그 비교 결과의 밝기 차이 값이 기 설정된 기준 밝기 차이범위 내에 속하지 않는 영역(즉, 기준 밝기 차이범위 이하 및/또는 이상)을 불량(예컨대, 미량 도포, 과량 도포, 위치 이탈 등)으로 판정하는 기능을 수행한다.
또한, 제어모듈(350)은 검사영역 설정모듈(250)로부터 지정된 검사영역의 폭과 높이 값과 주변영역 설정모듈(300)로부터 지정된 주변영역의 폭과 높이 값의 차이를 비교하여, 그 비교 결과의 폭과 높이 차이 값에 따라 해당 피검사체(1)의 미 도포(또는 미량 도포), 과 도포(또는 과량 도포), 끊김, 부분 파임, 및/또는 부분 도출 중 적어도 하나의 도포 상태를 검사 및 판정하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 제어모듈(350)은 3D 카메라모듈(150)로부터 획득된 해당 피검사체(1)의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 검사영역 설정모듈(250)로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 주변영역 설정모듈(300)로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 상기 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 제공받아 이를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 데이터베이스(DB)화하여 저장모듈(500)에 저장되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 제어모듈(350)은 3D 카메라모듈(150)로부터 획득된 해당 피검사체(1)의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 검사영역 설정모듈(250)로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 주변영역 설정모듈(300)로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 상기 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말(700) 및/또는 서버(Server)(미도시)에 전송되도록 통신모듈(550)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 제어모듈(350)은 본 발명의 일 실시예에서 피검사체 이송모듈(450), 3D 이송모듈(600), 및/또는 각도 조절모듈(650) 등을 제어하도록 구현하였지만, 이에 국한하지 않으며, 제어모듈(350)의 부하를 감소시키기 위해 별도의 기기전용 제어모듈에서 제어하도록 구현될 수도 있다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 제어모듈(350)에 의해 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 저장모듈(500)에 저장되고, 제어모듈(350)에 의해 실행될 수 있다.
그리고, 전원공급모듈(400)은 전술한 각 모듈들 즉, 라인 레이저모듈(100), 3D 카메라모듈(150), 표시모듈(200), 검사영역 설정모듈(250), 주변영역 설정모듈(300), 제어모듈(350), 피검사체 이송모듈(450), 저장모듈(500), 통신모듈(550), 3D 이송모듈(600), 및/또는 각도 조절모듈(650) 등의 동작에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행하는 바, 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V 또는 380V 등)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 휴대용 배터리(Battery)를 포함하여 구현할 수도 있다.
또한, 전원공급모듈(400)에는 외부의 전원 충격으로부터 부품을 보호하고 일정한 전압을 출력하는 기능을 수행하는 전원 관리부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 전원 관리부는 ESD(Electro Static Damage) 보호기, 전원 감지기, 정류기 및 전원 차단기 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 ESD 보호기는 정전기 또는 급격한 전원 충격으로부터 전장 부품을 보호하도록 구성한다. 상기 전원 감지기는 허용 전압 범위 외의 전압이 유입될 경우 상기 전원 차단기에 차단신호를 보내고, 허용 전압 범위 내에서 전압 변화에 따라 승압 또는 강압 신호를 상기 정류기에 전달하도록 구성한다. 상기 정류기는 입력 전압의 변동을 최소하여 일정한 전압이 공급되도록 상기 전원 감지기의 신호에 따라 승압 또는 강압의 정류 동작을 수행하도록 구성한다. 상기 전원 차단기는 상기 전원 감지기로부터 전달되는 차단 신호에 따라 배터리로부터 공급되는 전원을 차단하도록 구성한다.
추가적으로, 피검사체 이송모듈(450)은 제어모듈(350)과 연결되어 있으며, 해당 피검사체(1)를 안착하여 일방향으로 이송시키는 기능을 수행한다. 이러한 피검사체 이송모듈(450)은 산업분야에서 널리 이용되는 컨베이어 롤러(Conveyor Roller) 또는 컨베이어 벨트(Conveyor Belt) 등을 비롯한 다양한 구조의 2차원 이송장치를 선택하여 적용하면 가능하므로, 본 발명에서는 구체적인 구조 및 그 작용 설명은 생략하기로 한다.
저장모듈(500)은 제어모듈(350)과 연결되어 있으며, 제어모듈(350)의 제어에 따라 해당 피검사체(1)의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 저장하는 기능을 수행한다.
또한, 저장모듈(500)은 제어모듈(350)을 통해 실행되는 적어도 하나의 프로그램 코드와, 상기 프로그램 코드가 이용하는 적어도 하나의 데이터 셋트를 저장하여 유지하는 기능을 수행할 수도 있다.
이러한 저장모듈(500)은 예컨대, 플래시 메모리 타입(Flash Memory type), 하드디스크 타입(Hard Disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
통신모듈(550)은 제어모듈(350)과 연결되어 있으며, 제어모듈(350)의 제어에 따라 해당 피검사체(1)의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 통신망(10)을 통해 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말(700) 및/또는 서버(Server)(미도시)전송하는 기능을 수행한다.
이때, 통신망(10)은 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 와이파이(WiFi), 와이기그(WiGig), 와이브로(Wireless Broadband Internet, Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax) 등을 포함하는 차세대 무선 통신망일 수 있다.
상기 인터넷은 TCP/IP 프로토콜 및 그 상위계층에 존재하는 여러 서비스, 즉 HTTP(Hyper Text Transfer Protocol), Telnet, FTP(File Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), NFS(Network File Service), NIS(Network Information Service) 등을 제공하는 전 세계적인 개방형 컴퓨터 네트워크 구조를 의미하며, 통신모듈(550)이 외부의 단말(700) 및/또는 서버(Server)(미도시)에 접속될 수 있게 하는 환경을 제공한다. 한편, 상기 인터넷은 유선 또는 무선 인터넷일 수도 있고, 이외에도 유선 공중망, 무선 이동 통신망, 또는 휴대 인터넷 등과 통합된 코어망일 수도 있다.
만약, 통신망(10)이 이동 통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 상기 비동기식 이동 통신망의 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 상기 이동 통신망은 예컨대, RNC(Radio Network Controller) 등을 포함할 수 있다. 한편, 상기 WCDMA망을 일 예로 들었지만, 셀룰러(cellular) 기반의 3G망, LTE망, 4G망, 5G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP 망일 수 있다. 이러한 통신망(10)은 통신모듈(550)과 외부의 단말(700) 및/또는 서버(Server)(미도시) 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 수행한다.
3D 이송모듈(600)은 일단에 라인 레이저모듈(100) 및 3D 카메라모듈(150)이 각각 고정되어 있으며, 제어모듈(350)의 제어에 따라 X축, Y축 및 Z축 방향으로 자유롭게 라인 레이저모듈(100) 및 3D 카메라모듈(150)을 이송하는 기능을 수행한다.
이러한 3D 이송모듈(600)은 산업분야에서 널리 이용되는 다관절로봇 등을 비롯한 다양한 구조의 3차원 이송장치를 선택하여 적용하면 가능하므로, 본 발명에서는 구체적인 구조 및 그 작용 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 각도 조절모듈(650)은 3D 이송모듈(600)과 라인 레이저모듈(100) 및/또는 3D 카메라모듈(150) 사이에 각각 설치되어 있으며, 제어모듈(350)의 제어에 따라 해당 피검사체(1)로 향하는 라인 레이저 및 3D 카메라의 각도를 정말하게 조절하는 기능을 수행한다.
이러한 각도 조절모듈(650)은 해당 피검사체(1)로 향하는 라인 레이저모듈(100)과 3D 카메라모듈(150)의 각도를 정밀하게 조절하기 위한 것으로, 이 또한 다양한 구조로 설계할 수 있으며, 필요에 따라 수동(레버를 돌려 조절 후 잠그는 형식) 또는 자동(서보모터 등을 구동하여 자동으로 조절하는 장치)으로 제작할 수 있고 이러한 구조는 기계분야에 흔히 사용되는 것임으로 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 외부의 단말(700) 및/또는 서버(Server)(미도시)는 미리 설치된 피검사체 외형 검사관련 어플리케이션을 통해 통신모듈(550)로부터 전송된 해당 피검사체(1)의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 검사영역 설정모듈(250)로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 주변영역 설정모듈(300)로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 상기 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 제공받아 이를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 디스플레이 화면에 표시되도록 서비스를 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 외부의 단말(700)은 무선 인터넷 또는 휴대 인터넷을 통하여 통신하는 다양한 이동 단말을 포함하고, 이외에도 팜(Palm) PC, 스마트폰(Smart phone), 스마트 패드(Smart Pad), 스마트 노트(Smart Note), 모바일 게임기(Mobile play-station), 통신 기능이 있는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)폰, 태블릿 PC, 아이패드(iPad) 등 통신모듈(550)에 접속하기 위한 사용자 인터페이스를 갖는 모든 유무선 가전/통신 장치를 포괄적으로 의미할 수 있다.
특히, 외부의 단말(700)이 통상의 스마트폰으로 구현될 경우, 상기 스마트폰은 일반 핸드폰(일명 피처폰(feature phone))과는 달리 사용자가 원하는 다양한 어플리케이션(Application) 프로그램을 다운로드받아 자유롭게 사용하고 삭제가 가능한 오픈 운영체계를 기반으로 한 폰(Phone)으로서, 일반적으로 사용되는 음성/영상통화, 인터넷 데이터통신 등의 기능뿐만 아니라, 모바일 오피스 기능을 갖춘 모든 모바일 폰 또는 음성통화 기능이 없으나 인터넷 접속 가능한 모든 인터넷폰 또는 테블릿(Tablet) PC를 포함하는 통신기기로 이해함이 바람직하다.
이하에는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사방법을 설명하기 위한 전체적인 흐름도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사방법은, 먼저, 라인 레이저모듈(100)을 통해 해당 피검사체(1)에 특정 파장대의 레이저 광을 일정한 각도로 일정한 포인트 지점에 국부적이고 집중적으로 조사한다(S100).
이때, 상기 단계S100에서, 라인 레이저모듈(100)에서 조사되는 레이저 광의 파장은 약 400nm 내지 500nm 정도로 이루어짐이 바람직하다.
이후에, 3D 카메라모듈(150)을 통해 상기 단계S100에서 라인 레이저모듈(100)의 레이저 광에 의해 일정한 각도로 집중적으로 조사되는 해당 피검사체(1)의 각 부위를 연속적으로 촬영하고, 해당 피검사체(1)의 표면에서 반사되는 빛의 높이에 따라 해당 피검사체(1)의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 조합하여 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지를 획득한다(S200).
이때, 상기 단계S200에서, 3D 카메라모듈(150)을 통해 해당 피검사체(1)의 표면에서 반사되는 빛을 촬영하기 위하여, 라인 레이저모듈(100)에서 조사되는 레이저 광과 3D 카메라모듈(150)의 촬영 각도가 약 30도 내지 40도 정도로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기 단계S200에서, 3D 카메라모듈(150)을 통해 해당 피검사체(1)의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 색상 및 밝기에 따라 색 보정 작업을 수행하여 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지를 획득할 수 있다.
그런 다음, 제어모듈(350)을 통해 상기 단계S200에서 획득된 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지를 표시모듈(200)의 디스플레이 화면에 표시한다(S300).
다음으로, 검사영역 설정모듈(250)을 통해 상기 단계S300에서 표시된 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지 중 검사하고자 하는 검사영역의 폭과 높이를 지정한다(S400).
이후에, 주변영역 설정모듈(300)을 통해 상기 단계S300에서 표시된 해당 피검사체(1)의 3D 외형 이미지 중 검사에 참조하려는 해당 검사영역에 대한 주변영역의 폭과 높이를 지정한다(S500).
그런 다음, 제어모듈(350)을 통해 상기 단계S400에서 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 단계S500에서 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 후, 그 비교 결과의 밝기 차이 값이 기 설정된 기준 밝기 차이범위 내에 속하지 않는 영역을 불량으로 판정한다(S600).
추가적으로, 도면에 도시되진 않았지만, 상기 단계S600 이후에, 제어모듈(350)을 통해 상기 단계S400에서 지정된 검사영역의 폭과 높이 값과 상기 단계S500에서 지정된 주변영역의 폭과 높이 값의 차이를 비교한 후, 그 비교 결과의 폭과 높이 차이 값에 따라 해당 피검사체(1)의 미 도포, 과 도포, 끊김, 부분 파임, 및/또는 부분 도출 중 적어도 하나의 도포 상태를 검사 및 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 단계S600 이후에, 제어모듈(350)을 통해 상기 단계S200에서 획득된 해당 피검사체(1)의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 단계S400에서 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 단계S500에서 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 상기 단계S600에서 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 데이터베이스(DB)화하여 저장하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 단계S600 이후에, 제어모듈(350)을 통해 상기 단계S200에서 획득된 해당 피검사체(1)의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 단계S400에서 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 단계S500에서 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 상기 단계S600에서 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말(700) 및/또는 서버(미도시)에 전송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이때, 외부의 단말(700) 및/또는 서버는 미리 설치된 피검사체 외형 검사관련 어플리케이션을 통해 상기 단계S200에서 획득된 해당 피검사체(1)의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 단계S400에서 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 단계S500에서 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 상기 단계S600에서 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및/또는 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보 중 적어도 하나의 정보를 디스플레이 화면에 표시되도록 서비스를 제공할 수 있다.
한편, 전술한 상기 단계S600 이후에 추가적인 단계들은 필요에 따라 순차적으로 수행하거나 랜덤하게 수행할 수 있으며, 임의로 순서를 변경하여 수행할 수도 있다.
다른 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성 메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있다.
또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 라인 레이저모듈,
150 : 3D 카메라모듈,
200 : 표시모듈,
250 : 검사영역 설정모듈,
300 : 주변영역 설정모듈,
350 : 제어모듈,
400 : 전원공급모듈,
450 : 피검사체 이송모듈,
500 : 저장모듈,
550 : 통신모듈,
600 : 3D 이송모듈,
650 : 각도 조절모듈,
700 : 외부의 단말
150 : 3D 카메라모듈,
200 : 표시모듈,
250 : 검사영역 설정모듈,
300 : 주변영역 설정모듈,
350 : 제어모듈,
400 : 전원공급모듈,
450 : 피검사체 이송모듈,
500 : 저장모듈,
550 : 통신모듈,
600 : 3D 이송모듈,
650 : 각도 조절모듈,
700 : 외부의 단말
Claims (22)
- 피검사체에 특정 파장대의 레이저 광을 일정한 각도로 일정한 포인트 지점에 국부적이고 집중적으로 조사하는 라인 레이저모듈;
상기 라인 레이저모듈의 레이저 광에 의해 일정한 각도로 집중적으로 조사되는 해당 피검사체의 각 부위를 연속적으로 촬영하고, 해당 피검사체의 표면에서 반사되는 빛의 높이에 따라 해당 피검사체의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 조합하여 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 획득하는 3D 카메라모듈;
상기 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 디스플레이 화면에 표시하는 표시모듈;
상기 표시모듈의 디스플레이 화면에 표시된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지에서 검사하고자 하는 검사영역의 폭과 높이를 지정하는 검사영역 설정모듈;
상기 표시모듈의 디스플레이 화면에 표시된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지에서 검사에 참조하려는 해당 검사영역에 대한 주변영역의 폭과 높이를 지정하는 주변영역 설정모듈;
사용자의 조작에 의해 상기 표시모듈에 표시된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지 중에서 상기 검사영역 설정모듈 및 상기 주변영역 설정모듈을 통해 해당 검사영역의 폭과 높이, 및 해당 검사영역에 대한 주변영역의 폭과 높이가 지정되도록 사용자 입력신호를 출력하는 사용자 입력부;
해당 피검사체를 안착하여 일방향으로 이송시키는 피검사체 이송모듈;
일단에 상기 라인 레이저모듈 및 상기 3D 카메라모듈이 각각 고정되고, X축, Y축 및 Z축 방향으로 자유롭게 상기 라인 레이저모듈 및 상기 3D 카메라모듈을 이송하는 3D 이송모듈;
상기 3D 이송모듈과 상기 라인 레이저모듈 및 상기 3D 카메라모듈 사이에 각각 설치되고, 해당 피검사체로 향하는 라인 레이저 및 3D 카메라의 각도를 정말하게 조절하는 각도 조절모듈;
해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 저장하는 저장모듈;
해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 전송하는 통신모듈; 및
상기 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 3D 외형 이미지가 디스플레이 화면에 표시되도록 상기 표시모듈의 동작을 제어하고, 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교하여, 그 비교 결과의 밝기 차이 값이 기 설정된 기준 밝기 차이범위 내에 속하지 않는 영역을 불량으로 판정하는 제어모듈을 포함하되,
상기 3D 카메라모듈은, 해당 피검사체의 폭과 두께 및 높이 정보를 갖는 단면 외형 이미지를 색상 및 밝기에 따라 색 보정 작업을 수행하여 해당 피검사체의 3D 외형 이미지를 획득하고,
상기 제어모듈은, 상기 피검사체 이송모듈, 상기 3D 이송모듈, 및 상기 각도 조절모듈의 동작을 제어하고, 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 폭과 높이 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 폭과 높이 값의 차이를 비교하여, 그 비교 결과의 폭과 높이 차이 값에 따라 해당 피검사체의 미 도포, 과 도포, 끊김, 부분 파임, 및 부분 도출의 도포 상태를 검사 및 판정하며, 상기 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 상기 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 제공받아 이를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 데이터베이스(DB)화하여 상기 저장모듈에 저장되도록 제어하며, 상기 3D 카메라모듈로부터 획득된 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 상기 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 상기 통신모듈의 동작을 제어하며,
상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 피검사체 외형 검사관련 어플리케이션을 통해 상기 통신모듈로부터 전송된 해당 피검사체의 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 상기 검사영역 설정모듈로부터 지정된 검사영역의 밝기 값과 상기 주변영역 설정모듈로부터 지정된 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 상기 불량으로 판정된 영역의 이미지 정보를 제공받아 이를 이용하여 피검사체별로 단면 외형 이미지 및 3D 외형 이미지를 비롯하여 해당 검사영역의 밝기 값과 해당 주변영역의 밝기 값의 차이를 비교한 밝기 차이 값, 및 불량으로 판정된 영역의 이미지를 디스플레이 화면에 표시되도록 서비스를 제공하며,
상기 피검사체는, 투명 또는 반투명의 특성을 가진 실리콘 수지층 또는 에폭시 수지층으로 이루어지고, 상기 라인 레이저모듈에서 조사되는 레이저 광의 파장은 400nm 내지 500nm로 이루어지며, 상기 라인 레이저모듈과 상기 3D 카메라모듈 사이의 각도는 30도 내지 40도로 이루어진 것을 특징으로 하는 라인 레이저와 3차원 카메라를 이용한 피검사체의 외형 검사장치. - 삭제
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